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基于纳米结构化多润滑相协同 固体超滑的研究

a-C:H薄膜；表面粗糙峰；超滑；氢含量；实际接触面积

12、高技术装备表面工程

在潮湿空气中，由于氧化物质（O₂、H₂O）的存在含氢类金刚石碳膜（H-DLC）而具有较高的摩擦磨损，因此，H-DLC在潮湿空气中如何获得超低摩擦磨损仍然是当前的一个巨大的挑战。为此，我们通过纳米金刚石和石墨烯固体润滑剂，来改善氢含量分别为20at.%和40at.%的两种典型的H-DLC薄膜的摩擦学性能。结果表明，纳米金刚石与石墨烯二维复合材料，在比例为1:1、浓度为0.1mg/mL时的协同润滑效果最优。通过纳米金刚石和石墨烯协同润滑效应，对于20 at.% H-DLC薄膜获得了约0.02的超低摩擦系数，而40 at.% H-DLC薄膜则实现了COF从0.52到0.07的大幅降低。于此同时，两种典型氢含量H-DLC的磨损率都明显降低，润滑机制主要是纳米结构转移膜的原位生长。本文深入讨论了H-DLC薄膜与纳米润滑剂在摩擦诱导下转移膜的结构演变过程，这些发现为进一步丰富了人们对纳米添加剂多润滑相协调改性的认识，并为开发出更具环境适应性和鲁棒性的固体碳膜提供了一条新的技术途径。